风电吊仓下移式风机动力机械传动装置及系统

权利要求书： 1.风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置安装于风机塔的塔筒内，所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置包括上部风力传输机构、立式动力下移传输机构、下部机械能转化输出机构；所述上部风力传输机构位于上方，所述下部机械能转化输出机构位于下方；

所述上部风力传输机构用于将外部风能转化成立轴旋转式机械能后连接所述立式动力下移传输机构的输入端并用于驱动其运转，所述立式动力下移传输机构的下端输出端连接下部机械能转化输出机构的输入端并用于驱动其运转，所述下部机械能转化输出机构的动力输出端用于连接发电设备组，所述上部风力传输机构的动力输入方式、所述下部机械能转化输出机构的动力输出方式均为水平轴旋转。

2.根据权利要求1所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述上部风力传输机构包括风机叶片，所述风机叶片中心固连的风机水平轴设置为定轴心旋转，在所述风机水平轴的外侧壁上配合安装有水平轴轴承，所述水平轴轴承固定设置，在所述风机水平轴的外侧壁上固连有一风机水平轴上部锥齿轮，所述风机水平轴上部锥齿轮用于与所述立式动力下移传输机构的输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述立式动力下移传输机构包括旋转垂直杆柱组件，所述旋转垂直杆柱组件的上部和下部分别通过上联接器、下联轴器与上部锥形齿盘、下部锥形齿盘相同轴固连，所述上部锥形齿盘用于与所述风机水平轴上部锥齿轮相啮合实现换向传动，所述下部锥形齿盘与所述下部机械能转化输出机构的动力输入端相连，所述上部锥形齿盘的顶部中心轴端、所述下部锥形齿盘的底部中心轴端分别通过对应位置处固定的上支撑止推轴承、下支撑止推轴承实现定轴心支撑。

4.根据权利要求3所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述下部机械能转化输出机构包括一水平轴下部锥齿轮，所述水平轴下部锥齿轮用于与所述下部锥形齿盘相啮合，所述水平轴下部锥齿轮的轴部输出端连接所述发电设备组，在所述水平轴下部锥齿轮的下方配合有一支撑锥齿轮，所述支撑锥齿轮的两轴端分别定轴插装在对应位置处的支撑齿轮轴承内，两所述支撑齿轮轴承均固定设置。

5.根据权利要求4所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述发电设备组包括一通过发电机固定基础固定在地面上的发电机，所述发电机的输入端连接有一变速箱，所述变速箱的输入端连接所述水平轴下部锥齿轮的轴端输出端。

6.根据权利要求5所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述风机水平轴上部锥齿轮与所述上部锥形齿盘的传动比为5∶1?10∶1。

7.根据权利要求6所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：所述下部锥形齿盘与所述水平轴下部锥齿轮的传动比为1∶10?1∶5。

8.根据权利要求7所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，其特征在于：风机塔的风电吊仓下移安装在风机塔的塔底部位。

9.风电吊仓下移式发电风机系统，其特征在于：所述风电吊仓下移式发电风机系统包括如权利要求1?8中所述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置置于风机塔的塔筒内，其中，风机塔的底部固定在地面上。

说明书： 风电吊仓下移式风机动力机械传动装置及系统技术领域[0001] 本发明涉及清洁新能源技术领域，特别涉及一种把风电塔顶的重量大且体积大的吊仓下移至地面并利用机械动力传动实现风电能量转换的新技术，尤其是风电吊仓下移式风机动力机械传动装置及系统。背景技术[0002] 现有技术中已能大规模生产和广泛利用的传统能源，例如：煤炭、石油、天然气等，是促进社会进步和文明的主要能源。而我们日常所说的能源也主要指的是常规能源。由于常规能源的不可再生性使得其能源资源不断紧张；同时，近年来，为了减少环境污染及大气温室效应，用清洁新能源取代高污染且难以再生的化石能源(如：煤碳、石油等)已经显得十分必要也十分迫切。[0003] 按国家对当今能源行业开展“双碳”大变革的紧迫要求，必须大胆改革思维方式，发明创造出具有一定颠覆性及突破性的创新技术。由于新能源是在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等，目前的现状是：与常规能源相比，新能源效率效益较低、生产规模较小，使用范围较窄。[0004] 其中，风电在各种新能源技术中是一种较成熟、较广泛、较简单、较容易实现的新能源技术，因此，现有技术中很多单位也针对风电新能源进行了诸多研发设计。[0005] 在行业内的风电系统效率分析中，风电系统的能量效率η风电主要由风机效率η风机、机械传动效率η机及发电机效率η电三者的乘积构成，即如下公式：η风电＝η风机×η机×η电。[0006] 目前，发电机效率η电一般大于95％，机械传动效率η机一般大于90％，而风机效率η风机一般小于30％。[0007] 由此看出，若想大幅度提高风电系统效率，则排在第一位的是重点研究及保证大幅度(可成倍)提高风机的效率η风机。[0008] 这就是“水桶短板”治理中优先解决最短板提升的问题。在提高风机效率η风机的多种措施中，提高叶片的数量与叶片宽度及叶片的迎风角(攻角)是最简单、最有效的方法。[0009] 在现有技术中，为了提高风机效率，首先要大幅度提高风机的实度或称纳风率(叶片横截面积的总合与叶片旋扫圆面积的比值)，但是，这种提高风机效率η风机的方式又会引发其它的问题，因为上述改进又会使风机所受气流的冲击力大幅上升，加之风电塔上的重载荷且大体积的吊仓，风电塔上端的冲击力及扭矩更大，会导至风电塔过载或疲痨断裂。[0010] 由此看出，要想满足提高风机效率及大幅提高风机功率，同时又防止气流冲击力过大折断风电塔，这在现有技术看来是一对难以解决的矛盾。[0011] 为此，针对现有技术中存在的问题，本申请特此提出了一种把风电塔顶的重量大且体积大的吊仓下移至地面的新技术，用以更好地解决现有技术中存在的问题。发明内容[0012] 本发明为解决上述技术问题之一，所采用的技术方案是：所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置安装于风机塔的塔筒内；所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置包括上部风力传输机构、立式动力下移传输机构、下部机械能转化输出机构；所述上部风力传输机构位于上方，所述下部机械能转化输出机构位于下方。[0013] 在上述任一方案中优选的是，所述上部风力传输机构用于将外部风能转化成立轴旋转式机械能后连接所述立式动力下移传输机构的输入端并用于驱动其运转，所述立式动力下移传输机构的下端输出端连接下部机械能转化输出机构的输入端并用于驱动其运转，所述下部机械能转化输出机构的动力输出端用于连接发电设备组，所述上部风力传输机构的动力输入方式、所述下部机械能转化输出机构的动力输出方式均为水平轴旋转。[0014] 利用旋转垂直杆柱组件形成的垂直杆柱系统，把塔顶轴功率传递到塔底轴功率。[0015] 在塔底再采用下部锥形齿盘与水平轴下部锥齿轮形成的锥齿轮传递机构，不仅能改变转轴方向，还能起到变速器作用，把垂直轴的旋转轴功率转变为发电机水平轴的输入轴旋转功率。[0016] 整个装置采用上平、下平、中间直立的工字型双换向结构，可快速的把塔顶风机水平轴的旋转轴功率远传到塔底变速箱(发电机)水平轴的旋转轴功率。[0017] 在上述任一方案中优选的是，所述上部风力传输机构包括风机叶片，所述风机叶片中心固连的风机水平轴设置为定轴心旋转，在所述风机水平轴的外侧壁上配合安装有水平轴轴承，所述水平轴轴承固定设置，在所述风机水平轴的外侧壁上固连有一风机水平轴上部锥齿轮，所述风机水平轴上部锥齿轮用于与所述立式动力下移传输机构的输入端相连接。[0018] 在上述任一方案中优选的是，所述立式动力下移传输机构包括旋转垂直杆柱组件，所述旋转垂直杆柱组件的上部和下部分别通过上联接器、下联轴器与上部锥形齿盘、下部锥形齿盘相同轴固连，所述上部锥形齿盘用于与所述风机水平轴上部锥齿轮相啮合实现换向传动，所述下部锥形齿盘与所述下部机械能转化输出机构的动力输入端相连，所述上部锥形齿盘的顶部中心轴端、所述下部锥形齿盘的底部中心轴端分别通过对应位置处固定的上支撑止推轴承、下支撑止推轴承实现定轴心支撑。[0019] 本装置顶部的风机水平轴旋转功率可通过顶部的风机水平轴上部锥齿轮与上部锥形齿盘配合传动，将传动转换成垂直长输杆柱的旋转功率，该种传动方式可以有效地、高效率转换大功率能量。[0020] 在此采用的上支撑止推轴承、下支撑止推轴承，可以兼顾旋转垂直杆柱组件重量大、旋转传输动力的特性，同时两个止推轴承配合可以更好地保证连接及传动的稳定性及可靠性。[0021] 所述旋转垂直杆柱组件由若干个沿高度方向依次连接的垂直杆柱件组成，各垂直杆柱件的接触端分别通过各自端部的端部连接法兰实现栓接固定，垂直杆柱件采用中空设置的管柱。[0022] 所述垂直杆柱件为一复合杆柱结构，所述复合杆柱结构包括竖直设置的外圆管，在外圆管的内腔内同轴设置有一内方管，在所述内方管的外围及外圆管的内腔之间的空间内设有一套接在所述内方管外侧壁上的方管短套，外圆管、内方管、方管短套通过一水平设置的联结栓杆相连接，所述联结栓杆相连接的两端分别穿出至所述外圆管外侧，所述联结栓杆的一端固连有联结栓帽，所述联结栓杆的另一端旋合有预紧垫、锁紧螺母。[0023] 外圆管、内方管的上下两端均栓接固定在对应位置处的所述端部连接法兰上。[0024] 所述端部连接法兰包括一法兰盘本体，所述法兰盘本体的顶部外围设置有若干个连接安装孔，在所述法兰盘本体的底部一体成型连接有一双环连接套，外圆管、内方管的端部分别配合插装在所述双环连接套对应的圆形外环腔、方形内环腔内且通过水平栓接件实现紧固栓接。[0025] 外圆管与内方管采用的内方外圆的复合杆柱作为一个整体，并分别与上部和下部的两个锥形齿盘实现整体联接固紧。[0026] 方管短套与内方管嵌套，既可以提高扭转力的传动，又可以增强内方管在联接栓孔处的抗扭曲变形及抗开裂的强度。[0027] 通过联结栓杆可以加强内方管与外圆管的整体旋转联动性，防止内外所承受的旋转扭矩不均。[0028] 在此设置的方管短套其主要作用有三个：一是增强外圆管、内方管的连接部位的连接强度，保证传递转动扭矩时的稳定性；二是，作为安全扶正套管，可以有效地防止动力传递时外圆管、内方管的摇摆及损伤，使得整体安全性更好；三是，在内方管的外侧增加一层方管短套其内部带有内置扶正器，使用时还可以有助于增加风塔的抗倒塌强度。[0029] 在此设置的垂直杆柱件具有如下优点：[0030] 整体采用外圆、内方的双层空心结构，可以有效地保证整体重量较轻，又可以有效地提高整体的抗扭矩强度，从而保证在长距离实现传动时的传动同步性、功率承载性、同时整个垂直杆柱件采用可拆卸的端部连接法兰、外圆管、内方管及栓接件等简单构件组成，其具备易加工性、易安装更换检修性、运行可靠性、低成本性等。[0031] 另外，由于传输扭矩的贡献主要集中在杆柱外表面区域，而且杆柱外表面的线速度远大于杆柱的中心部位，所以杆柱轴功率的传送明显地集中在杆柱的外表面；对于方形杆柱，扭矩及线速度都大的地方(即功率汇集的地方)为方形杆柱的边角区域；在此为了满足杆柱重量轻且传输功率大、整体稳定强度，故设置了外圆、内方的双层空心结构并利用方管短套实现连接扶正。[0032] 另外，在此的旋转垂直杆柱组件采用空心结构的管柱，可以有效地保证轴功率传输中的表面汇集效应。[0033] 由于风机塔从塔顶移除了重量大、体积大的吊仓，减少了塔顶无效载荷及无效风阻，极大减小了塔柱的倒塌断裂事故。[0034] 由于风机塔塔顶吊仓的移除，减轻了塔顶无效载荷及无效风阻，为增加叶片数量、加宽叶片宽度、加大叶片攻角、提高叶片纳风率、提高风机效率及功率创造了重要前题条件。[0035] 由于吊仓下移到地面，对吊仓内原有设备(变速箱、发电机、测控器等)紧凑集约度的苛刻要求有所放宽，有利于设备生产厂家的生产制造，各项成本也有所下降。[0036] 把吊仓从塔顶的高空处下移到地面，有利于设备的运行、监控、维修保养，消除了吊仓电缆的缠绕及疲痨开裂等问题，减少了人员爬塔的高空作业，减少高空安装吊装工作量，极大减少了风电企业的运行维护成本。[0037] 把吊仓从塔顶下移到地面，极大提高了塔顶风机设备、塔柱、变速设备、传动设备、发电设备、变压设备、监控自调设备、维护人员等的安全性。[0038] 在上述任一方案中优选的是，所述下部机械能转化输出机构包括一水平轴下部锥齿轮，所述水平轴下部锥齿轮用于与所述下部锥形齿盘相啮合，所述水平轴下部锥齿轮的轴部输出端连接所述发电设备组，在所述水平轴下部锥齿轮的下方配合有一支撑锥齿轮，所述支撑锥齿轮的两轴端分别定轴插装在对应位置处的支撑齿轮轴承内，两所述支撑齿轮轴承均固定设置。[0039] 在上述任一方案中优选的是，所述发电设备组包括一通过发电机固定基础固定在地面上的发电机，所述发电机的输入端连接有一变速箱，所述变速箱的输入端连接所述水平轴下部锥齿轮的轴端输出端。[0040] 本装置可以把风电塔顶的风机水平轴旋转功率经过垂直轴的转动，传输到塔底的发电机水平轴处并作为发电机的输入功率，本申请中设计的动力传输工艺为把塔顶吊仓下移到地面提供了技术保证。[0041] 上、下端的两个水平设置的水平轴上的锥齿轮转速高，旋转垂直杆柱组件上的转速慢。可以有效地满足传动系统中各子系统的工艺要求，实现快慢有别，快慢有度。[0042] 在上述任一方案中优选的是，所述风机水平轴上部锥齿轮与所述上部锥形齿盘的传动比建议为5：1?10:1。[0043] 在上述任一方案中优选的是，所述下部锥形齿盘与所述水平轴下部锥齿轮的传动比建议为1:10?1:5。[0044] 本发明还提供一种风电吊仓下移式发电风机系统，所述风电吊仓下移式发电风机系统包括上述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置置于风机塔的塔筒内，其中，风机塔的底部固定在地面上。[0045] 本发明中设计的新的上述风电吊仓下移式发电风机系统，由于塔顶取消了重量大体积大的吊仓，在原有风塔的承载负荷内，可以大幅增加叶片数量与叶片的宽度及叶片攻角；使得叶片的实度或称吸纳风比率及风机转换率与风机功率都可大幅提高。[0046] 与现有技术相比，本发明的有益效果如下：[0047] 1.本发明的技术方案可以大幅增加叶片的气流冲击力，同时可以有效地控制塔顶整体的气流冲出力。[0048] 2.本装置及系统改变了传统的风电塔顶吊仓模式，设置为吊仓下移至地面的模式；吊仓下移地面可以减少高空吊装安装作业量、施工设备及成本；减少风电塔顶承载重量，提高风电塔结构的稳定性，极大提高风电塔的抗大风冲击能力。[0049] 3.因移除了风电塔顶上体积大且重量大的吊仓，消除了吊仓的迎风冲击力，减少了风电装置无效的气流冲击力，从而提高了风机叶片对气流冲击的有效吸收转化能力。[0050] 4.风电塔顶上移除了体积大、重量大的吊仓，不仅减轻了塔顶承载重量，也消除了大吊仓的无效气流冲去力。上述两项联合效应可极大减少风电塔柱的弯曲力矩，提高了风电塔的抗风冲击能力及抗折断能力，从而提高了风电塔的稳定性及可靠性。[0051] 5.为大幅度提高风机的实度或称纳风率、加宽叶片、增大叶片迎风面(攻角)或增加叶片数量，为提高风机效率及功率所采用的各种措施，提供了承载能力的强度保证。[0052] 6.把吊仓下移到地面，下移到地面的吊仓结构更加稳定，这种稳定的吊仓结构的设置可以更安全地增大安装在吊仓内部的变速器、发电机等设备的尺寸，从而为选择超大功率的大体积风电设备尤其是海上超大功率风电设备的安装创造出宽松的安装环境。[0053] 7.风电系统的机械及电力系统被安装在地面，还可以增强地面基础建筑的稳定性及高强度，从而增加风电塔的基础强度，有利于提高风电塔的抗风倒塌能力。[0054] 8.由于把吊仓由高空下移到地面，风电设备综合指标要求及运行管理、维修、保养、人员设备操作工作量都大幅减轻、精细化管理更容易实施、运行维护成本大幅降低。[0055] 9.消除了以往高空吊仓携带的电缆随风向摆动缠绕及疲痨开裂等问题。[0056] 10.减少了风电系统的高空吊装安装、生产运行维护、人员爬高等高空作业量，提高了安全性。[0057] 11.由于把吊仓由高空下移至地面，为大功率及高效率风机的设计制造与运行维护提供了宽松环境，风电企业的产值及效益也将成倍增加。[0058] 另外，本发明的机械结构优化改进后，虽然在一定程度上也存在一些缺点，例如：1.增加了动力的机械传动距离，增加了机械传动设备。2.增加了机械摩擦力，少量降低了机械传动的效率。3.增加了机械传动设备的维护工作量。4.增加了机械传动设备的成本。

[0059] 优点与缺点对比分析如下：[0060] 1.能量转换效率对比分析：[0061] 风机效率η风机可以从20％提高到40％以上，提高幅度为100％以上。[0062] 机械传动效率η机从95％稍微降到90％，降低幅度为5.26％。[0063] 两者综合效率η风机×η机，由20％×95％＝19％提升到40％×90％＝36％，两者综合效率提高幅度为：(36?19)/19＝89.5％。[0064] 由此看出，吊仓下移后，对比风机效率大幅度的提高，由于机械传动尺寸及传动设备增加而导至机械传动效率的降低，几乎是可以忽略的。[0065] 2.风电功率的对比分析：[0066] 由于风机叶片旋扫圆面积内的来风能量在两种对比工况(吊仓在塔顶及吊仓在塔底)中是相同的，因此系统能量转换效率的提高幅度就是风电功率提高的幅度，即发电功率提高的幅度也能达到89.5％，产值也是提高了89.5％，利润可提高数倍。[0067] 3.设备投资的对比：[0068] 吊仓下移地面后，吊仓内所有的变速箱、发电机、联接器、变压器、控制器、电缆等设备都变成普通的通用设备，生产成本及定价方式都发生较大变化，设备价格大幅下降。唯有机械传动设备有较大增加，但因机械传动设备是较经典、较通用一类的设备，相对于集约型吊仓下移地面后总价格的较大降低幅度，可以远远抵消机械传动设备价格的增幅。[0069] 采矿(比如油田钻井)行业中，旋转轴功率的传输距离一般在1千米至5千米，有关长距离旋转动力传动技术已经很成熟。而风电塔高大多仅1百至2百米，所以技术上不存在大的困难。[0070] 4.设备安装费用的对比：[0071] 吊仓的高空安装吊装作业费成倍高于地面安装费。[0072] 5.维修保养费的对比：[0073] 高空维修保养费数倍于地面设备维修保养费。[0074] 6.生产运行监控管理费的对比：[0075] 高空设备的生产运行监控管理费将数倍于地面设备。[0076] 7.设备运行时率的对比：[0077] 因机械传动设备尺寸的延长及设备部件的增加，机械传动系统的故障率将有所增加。但因机械传动设备属于经典的通用设备，所以故障率的增幅较小。[0078] 另外，由于吊仓下移地面后，设备的检修维护及升级改造等工作效率都远高于高空作业的工作效率。总体上看，吊仓下移后风电设备的生产运行时率应有所提高。[0079] 8.安全可靠性对比分析：[0080] 吊仓从塔顶下移到地面后，高空塔顶的无效悬空重量及无效气流冲击力大幅下降，塔架防倒塌、防折断的安全性大幅提升，而且生产安装维修养护人员的作业安全性也大幅提升。附图说明[0081] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。[0082] 图1为本发明的连接结构示意图。[0083] 图2为本发明的垂直杆柱件局部剖视结构示意图。[0084] 图3为本发明的垂直杆柱件的断面剖视结构示意图。[0085] 图4为本发明的端部连接法兰的剖视结构示意图。[0086] 图5为本发明的端部连接法兰的断面结构示意图。[0087] 图中，1、风机叶片；2、风机水平轴；3、风机水平轴上部锥齿轮；4、与垂直止推轴承联接的水平轴轴承；5、上支撑止推轴承；6、上部锥形齿盘；7、上联轴器；8、旋转垂直杆柱组件；801、垂直杆柱件；8011、外圆管；8012、内方管；8013、方管短套；8014、联结栓杆；8015、联结栓帽；8016、预紧垫；8017、锁紧螺母；802、端部连接法兰；8021、法兰盘本体；8022、连接安装孔；8023、双环连接套；8024、圆形外环腔；8025、方形内环腔；8026、水平栓接件；8027、水平栓锁紧螺母；9、垂直杆柱组件外保护套；10、下联轴器；11、下部锥形齿盘；12、水平轴下部锥齿轮；13、变速箱；14、发电机轴功率输入轴；15、发电机；16、发电机固定基础；17、下支撑止推轴承；18、支撑锥齿轮；19、支撑齿轮轴承。具体实施方式[0088] 下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。[0089] 如图1?5中所示，风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置安装于风机塔的塔筒内；所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置包括上部风力传输机构、立式动力下移传输机构、下部机械能转化输出机构；所述上部风力传输机构位于上方，所述下部机械能转化输出机构位于下方；所述上部风力传输机构用于将外部风能转化成立轴旋转式机械能后连接所述立式动力下移传输机构的输入端并用于驱动其运转，所述立式动力下移传输机构的下端输出端连接下部机械能转化输出机构的输入端并用于驱动其运转，所述下部机械能转化输出机构的动力输出端用于连接发电设备组，所述上部风力传输机构的动力输入方式、所述下部机械能转化输出机构的动力输出方式均为水平轴旋转。[0090] 其中，风机塔的底部固定在地面上。[0091] 在风机塔塔顶采用锥齿轮动力传动方式，把风机水平轴旋转轴功率转变为旋转垂直杆柱组件的旋转轴功率，不仅能改变传动方向还能起到变速器作用。[0092] 另外，连接叶片的水平轴锥齿轮还可以在垂直齿轮盘上随气流方向转动，以保证风机叶片始终面向来风方向。[0093] 由于风机塔塔顶吊仓的移除，减轻了塔顶巨大的无效载荷及无效风阻，为增加叶片数量、加宽叶片宽度、加大叶片攻角、提高叶片纳风率、提高风机效率及功率创造了重要前题条件。[0094] 由于吊仓下移到地面，对吊仓内原有设备(变速箱、发电机、测控器等)紧凑集约度的苛刻要求有所放宽，有利于设备生产厂家的生产制造，各项成本也有所下降。[0095] 把吊仓从塔顶的高空处下移到地面，有利于设备的运行、监控、维修保养，消除了吊仓电缆的缠绕及疲痨开裂等问题，减少了人员爬塔的高空作业，减少高空安装吊装工作量，极大减少了风电企业的运行维护成本。[0096] 把吊仓从塔顶下移到地面，极大提高了塔顶风机设备、塔柱、变速设备、传动设备、发电设备、变压设备、监控自调设备、维护人员等的安全性。[0097] 利用旋转垂直杆柱组件形成的垂直杆柱系统，把塔顶轴功率传递到塔底轴功率。[0098] 在塔底再采用下部锥形齿盘与水平轴下部锥齿轮形成的传递机构，不仅能改变转轴方向，还能起到变速器作用，把垂直轴的旋转轴功率转变为发电机水平轴的输入轴功率。[0099] 整个装置采用上平、下平、中间直立的工字型双换向结构，可简捷快速地把塔顶风机水平轴的旋转轴功率远传到塔底变速箱(发电机)水平轴的旋转轴功率。[0100] 在上述任一方案中优选的是，所述上部风力传输机构包括风机叶片，所述风机叶片中心固连的风机水平轴设置为定轴心旋转，在所述风机水平轴的外侧壁上配合安装有水平轴轴承，所述水平轴轴承固定设置，在所述风机水平轴的外侧壁上固连有一风机水平轴上部锥齿轮，所述风机水平轴上部锥齿轮用于与所述立式动力下移传输机构的输入端相连接。[0101] 在上述任一方案中优选的是，所述立式动力下移传输机构包括旋转垂直杆柱组件，所述旋转垂直杆柱组件的上部和下部分别通过上联接器、下联轴器与上部锥形齿盘、下部锥形齿盘相同轴固连，所述上部锥形齿盘用于与所述风机水平轴上部锥齿轮相啮合实现换向传动，所述下部锥形齿盘与所述下部机械能转化输出机构的动力输入端相连，所述上部锥形齿盘的顶部中心轴端、所述下部锥形齿盘的底部中心轴端分别通过对应位置处固定的上支撑止推轴承、下支撑止推轴承实现定轴心支撑。[0102] 本装置顶部的风机水平轴旋转功率可通过顶部的风机水平轴上部锥齿轮与上部锥形齿盘配合传动，将传动转换成垂直长输杆柱的旋转功率，该种传动方式可以有效地、高效率变方向、变转速转换大功率能量。[0103] 在此采用的上支撑止推轴承、下支撑止推轴承，可以兼顾旋转垂直杆柱组件重量大、旋转传输动力的特性，同时两个止推轴承配合可以更好地保证连接及传动的稳定性及可靠性。[0104] 所述旋转垂直杆柱组件由若干个沿高度方向依次连接的垂直杆柱件组成，各垂直杆柱件的接触端分别通过各自端部的端部连接法兰实现栓接固定，垂直杆柱件采用中空设置的管柱。[0105] 所述垂直杆柱件为一复合杆柱结构，所述复合杆柱结构包括竖直设置的外圆管，在外圆管的内腔内同轴设置有一内方管，在所述内方管的外围及外圆管的内腔之间的空间内设有一套接在所述内方管外侧壁上的方管短套，外圆管、内方管、方管短套通过一水平设置的联结栓杆相连接，所述联结栓杆相连接的两端分别穿出至所述外圆管外侧，所述联结栓杆的一端固连有联结栓帽，所述联结栓杆的另一端旋合有预紧垫、锁紧螺母。[0106] 外圆管、内方管的上下两端均栓接固定在对应位置处的所述端部连接法兰上。[0107] 所述端部连接法兰包括一法兰盘本体，所述法兰盘本体的顶部外围设置有若干个连接安装孔，在所述法兰盘本体的底部一体成型连接有一双环连接套，外圆管、内方管的端部分别配合插装在所述双环连接套对应的圆形外环腔、方形内环腔内且通过水平栓接件实现紧固栓接。[0108] 外圆管与内方管采用的内方外圆的复合杆柱作为一个整体，并分别与上部和下部的两个锥形齿盘实现整体联接固紧。[0109] 方管短套与内方管嵌套，既可以提高扭转力的传动，又可以增强内方管在联接栓孔处的抗扭曲变形及抗开裂的强度。[0110] 通过联结栓杆可以加强内方管与外圆管的整体旋转联动性，防止内外所承受的旋转扭矩不均。[0111] 在此设置的方管短套其主要作用有三个：一是增强外圆管、内方管的连接部位的连接强度，保证传递转动扭矩时的稳定性；二是，作为安全扶正套管，可以有效地防止动力传递时外圆管、内方管的摇摆及损伤，使得整体安全性更好；三是，在内方管的外侧增加一层方管短套其内部带有内置扶正器，使用时还可以有助于增加风塔的抗倒塌强度。[0112] 在此设置的垂直杆柱件具有如下优点：[0113] 整体采用外圆、内方的双层空心结构，可以有效地保证整体重量较轻，又可以有效地提高整体的抗扭矩强度，从而保证在长距离实现传动时的传动同步性、功率承载性、同时整个垂直杆柱件采用可拆卸的端部连接法兰、外圆管、内方管及栓接件等简单构件组成，其具备易加工性、易安装检修性、运行可靠性、低成本性等。[0114] 另外，由于传输扭矩的贡献主要集中在杆柱外表面区域，而且杆柱外表面的线速度远大于杆柱的中心部位，所以杆柱轴功率的传送明显地集中在杆柱的外表面；对于方形杆柱，扭矩及线速度都大的地方(即功率汇集的地方)为方形杆柱的边角区域；在此为了满足杆柱重量轻且传输功率大、整体稳定强度，故设置了外圆、内方的双层空心结构并利用方管短套实现连接扶正。[0115] 另外，在此的旋转垂直杆柱组件采用空心结构的管柱，可以有效地保证轴功率传输中的表面汇集效应。[0116] 由于风机塔从塔顶移除了重量大、体积大的吊仓，减少了塔顶无效载荷及无效风阻，极大减小了塔柱的倒塌断裂事故。[0117] 在上述任一方案中优选的是，所述下部机械能转化输出机构包括一水平轴下部锥齿轮，所述水平轴下部锥齿轮用于与所述下部锥形齿盘相啮合，所述水平轴下部锥齿轮的轴部输出端连接所述发电设备组，在所述水平轴下部锥齿轮的下方配合有一支撑锥齿轮，所述支撑锥齿轮的两轴端分别定轴插装在对应位置处的支撑齿轮轴承内，两所述支撑齿轮轴承均固定设置。[0118] 在上述任一方案中优选的是，所述发电设备组包括一通过发电机固定基础固定在地面上的发电机，所述发电机的输入端连接有一变速箱，所述变速箱的输入端连接所述水平轴下部锥齿轮的轴端输出端。[0119] 在上述任一方案中优选的是，所述风机水平轴上部锥齿轮与所述上部锥形齿盘的传动比建议为5：1?10:1。[0120] 在上述任一方案中优选的是，所述下部锥形齿盘与所述水平轴下部锥齿轮的传动比为建议1:10?1:5。[0121] 本装置可以把风电塔顶的风机水平轴旋转功率经过垂直轴的转动，传输到塔底的发电机水平轴处并作为发电机的输入功率，本申请中设计的动力传输工艺为把塔顶吊仓下移到地面提供了技术保证。[0122] 上、下端的两个水平设置的水平轴上的锥齿轮转速高，旋转垂直杆柱组件上的转速慢。可以有效地满足传动系统中各子系统的工艺要求，实现快慢有别，快慢有度。[0123] 本发明还提供一种风电吊仓下移式发电风机系统，所述风电吊仓下移式发电风机系统包括上述的风电吊仓下移式风机动力机械传动装置，所述风电吊仓下移式风机动力机械传动装置置于风机塔的塔筒内，其中，风机塔的底部固定在地面上。[0124] 本发明中设计的新的上述风电吊仓下移式发电风机系统，由于塔顶取消了重量大体积大的吊仓，在原有风塔的承载负荷内，可以大幅增加叶片数量与叶片的宽度及叶片攻角；使得叶片的实度或称吸纳风比率及风机转换率与风机功率都大幅提高。[0125] 工作过程：[0126] 风机水平轴上巨大的旋转功率通过塔顶上的上部风力传输机构与立式动力下移传输机构的输入端连接后，可以实现转换为立式动力下移传输机构的低转速传递功率，保证运行的稳定性。[0127] 整个立式动力下移传输机构的高度大多在100?200米，上述高度的旋转垂直杆柱组件把塔顶处的低转速轴功率传送到塔底地面上。[0128] 旋转垂直杆柱组件的底端的动力，经塔底的立式动力下移传输机构与下部机械能转化输出机构的配合，可以转换为变速箱水平轴的旋转输入功率。[0129] 变速箱再把低转速的输入轴功率转换成高转速的轴功率，输送给发电机的输入轴。[0130] 地面上的发电机把水平轴输入的高速旋转轴功率转换成电能并输出。[0131] 地面上配置的变压控制系统把发电机输入的电能按照设计要求，输出所设定的电压、频率、波形等符合用户要求的电能。[0132] 本发明创新性的将风机塔的风电吊仓下移至塔底部位，其中，风电吊仓安装设置在塔筒下方的塔底部位且其内部安装减速器、发电机等设备。[0133] 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；例如，垂直动力传输杆柱可以采用实心圆杆、空心圆管、空心多边方管等，在此不再一一列举；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

[0134] 本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。